現(xiàn)在很多電子器件都會用到觸發(fā)器和鎖存器，觸發(fā)器or鎖存器這是做什么的，有何重要意義呢，不懂的童鞋跟我走一遭就能清楚究竟是做什么的?

鎖存器

在實際的數(shù)字系統(tǒng)中，通常把能夠用來存儲一組二進制代碼的同步時序邏輯電路稱為寄存器.由于觸發(fā)器內(nèi)有記憶功能，因此利用觸發(fā)器可以方便地構(gòu)成寄存器。由于一個觸發(fā)器能夠存儲一位二進制碼，所以把n個觸發(fā)器的時鐘端口連接起來就能構(gòu)成一個存儲n位二進制碼的寄存器。鎖存器是電平觸發(fā)的存儲單元，數(shù)據(jù)存儲的動作取決于輸入時鐘(或者使能)信號的電平值，盡當(dāng)鎖存器處于使能狀態(tài)時，輸出才會隨著數(shù)據(jù)輸入發(fā)生變化。

觸發(fā)器

觸發(fā)器是邊沿敏感的存儲單元，數(shù)據(jù)存儲的動作有某一信號的上升或者下降沿進行同步的。在實際的數(shù)字系統(tǒng)中，通常把能夠用來存儲一組二進制代碼的同步時序邏輯電路稱為寄存器.由于觸發(fā)器內(nèi)有記憶功能，因此利用觸發(fā)器可以方便地構(gòu)成寄存器。由于一個觸發(fā)器能夠存儲一位二進制碼，所以把n個觸發(fā)器的時鐘端口連接起來就能構(gòu)成一個存儲n位二進制碼的寄存器。

寄存器用來存放數(shù)據(jù)的一些小型存儲區(qū)域，用來暫時存放參與運算的數(shù)據(jù)和運算結(jié)果。其實寄存器就是一種常用的時序邏輯電路，但這種時序邏輯電路只包含存儲電路。寄存器的存儲電路是由鎖存器或觸發(fā)器構(gòu)成的，因為一個鎖存器或觸發(fā)器能存儲1位二進制數(shù)，所以由N個鎖存器或觸發(fā)器可以構(gòu)成N位寄存器。 觸發(fā)器是在時鐘的沿進行數(shù)據(jù)的鎖存的，而鎖存器是用電平使能來鎖存數(shù)據(jù)的。所以觸發(fā)器的Q輸出端在每一個時鐘沿都會被更新，而鎖存器只能在使能電平有效器件才會被更新。 有一些教科書里的觸發(fā)器實際是鎖存器。在FPGA設(shè)計中建議如果不是必須那么應(yīng)該盡量使用觸發(fā)器而不是鎖存器。

鐘控D觸發(fā)器其實就是D鎖存器，邊沿D觸發(fā)器才是真正的D觸發(fā)器，鐘控D觸發(fā)器在使能情況下輸出隨輸入變化，邊沿觸發(fā)器只有在邊沿跳變的情況下輸出才變化。兩個D鎖存器可以構(gòu)成一個D觸發(fā)器,歸根到底還是dff是邊沿觸發(fā)的，而latch是電平觸發(fā)的。鎖存器的輸出對輸入透明的，輸入是什么，輸出就是什么，這就是鎖存器不穩(wěn)定的原因，而觸發(fā)器是由兩個鎖存器構(gòu)成的一個主從觸發(fā)器，輸出對輸入是不透明的，必須在時鐘的上升/下降沿才會將輸入體現(xiàn)到輸出，所以能夠消除輸入的毛刺信號。

觸發(fā)器與鎖存器的比較：

1、latch由電平觸發(fā)，非同步控制。在使能信號有效時latch相當(dāng)于通路，在使能信號無效時latch保持輸出狀態(tài)。DFF由時鐘沿觸發(fā)，同步控制。

2、latch對輸入電平敏感，受布線延遲影響較大，很難保證輸出沒有毛刺產(chǎn)生;DFF則不易產(chǎn)生毛刺。

3、如果使用門電路來搭建latch和DFF，則latch消耗的門資源比DFF要少，這是latch比DFF優(yōu)越的地方。所以，在ASIC中使用 latch的集成度比DFF高，但在FPGA中正好相反，因為FPGA中沒有標(biāo)準(zhǔn)的latch單元，但有DFF單元，一個LATCH需要多個LE才能實現(xiàn)。latch是電平觸發(fā)，相當(dāng)于有一個使能端，且在激活之后(在使能電平的時候)相當(dāng)于導(dǎo)線了，隨輸出而變化。在非使能狀態(tài)下是保持原來的信號，這就可以看出和flip-flop的差別，其實很多時候latch是不能代替ff的。

4、latch將靜態(tài)時序分析變得極為復(fù)雜。

5、目前l(fā)atch只在極高端電的路中使用，如intel 的P4等CPU。 FPGA中有l(wèi)atch單元，寄存器單元就可以配置成latch單元，在xilinx v2p的手冊將該單元成為register/latch單元，附件是xilinx半個slice的結(jié)構(gòu)圖。

一般的設(shè)計規(guī)則是：在絕大多數(shù)設(shè)計中避免產(chǎn)生latch。它會讓您設(shè)計的時序完蛋，并且它的隱蔽性很強，非老手不能查出。latch最大的危害在于不能過濾毛刺。這對于下一級電路是極其危險的。所以，只要能用D觸發(fā)器的地方，就不用latch。

有些地方?jīng)]有時鐘，也只能用latch了。比如現(xiàn)在用一個clk接到latch的使能端(假設(shè)是高電平使能),這樣需要的setup時間，就是數(shù)據(jù)在時鐘的下降沿之前需要的時間，但是如果是一個DFF，那么setup時間就是在時鐘的上升沿需要的時間。這就說明如果數(shù)據(jù)晚于控制信號的情況下，只能用latch,這種情況就是，前面所提到的latch timing borrow?；旧舷喈?dāng)于借了一個高電平時間。也就是說，latch借的時間也是有限的。

對latch進行STA的分析其實也是可以,但是要對工具相當(dāng)熟悉才行.不過很容易出錯.當(dāng)前PrimeTime,是支持進行l(wèi)atch分析的.現(xiàn)在一些綜合工具內(nèi)置的STA分析功能也支持,比如RTL compiler, Design Compiler.除了ASIC里可以節(jié)省資源以外。latch在同步設(shè)計里出現(xiàn)的可能還是挺小的，現(xiàn)在處理過程中大都放在ff里打一下。以上就是觸發(fā)器和鎖存器的工作用途，希望能給大家?guī)椭?